מה קורה לקרח כשמחממים אותו

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫נושא‪ :‬מדעי החומר – תהליכי שינוי בחומרים‪ /‬כיתה ד'‬

‫מה קורה לקרח כשמחממים אותו?‬

‫אתגר‬ ‫צפו בסרטון התכת קרחונים‬ ‫‪ .1‬מה אתם רואים?‬ ‫‪ .2‬נסו להסביר מה גרם לשינוי במצב הצבירה של הקרח?‬

‫מה נחקור?‬ ‫נצפה בשינויי הטמפרטורה של הקרח במהלך חימום‪.‬‬ ‫נעקוב אחר השינוי בתכונות הפיזיקליות של הקרח (מוצק) עד הפיכת למים (נוזל)‪.‬‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫ציוד וחומרים‬

‫‪‬‬

‫טאבלט אינשטיין‪ +‬או לאבמייט איינשטיין‪+‬‬

‫‪‬‬

‫חיישן טמפרטורה‬

‫‪‬‬

‫כפית‬

‫‪‬‬

‫כוס שקופה‬

‫‪‬‬

‫קוביות קרח או קרח כתוש‬

‫‪‬‬

‫פלטה חשמלית (כאופציה לזירוז התהליך)‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫העמדת הניסוי‬ ‫עבודה קבוצתית‬ ‫‪ .1‬הפעילו את טאבלט אינשטיין‪ +‬או לאבמייט איינשטיין‪+‬‬ ‫החלפת‬

‫אייקון ‪Comment [EK1]:‬‬

‫‪ .2‬לחצו על תוכנת ה‪) MiLAB-‬‬

‫)‬

‫‪ .3‬הגדירו את מערך אוגר הנתונים‬

‫מערך אוגר הנתונים‬ ‫טמפרטורה חיצוני‬ ‫‪-40 -140‬‬ ‫קצב הדגימה‪:‬‬

‫כל ‪ 20‬שניות‬

‫משך הדגימה‪:‬‬

‫‪ 10‬דקות‬

‫רגע לפני‪...‬‬ ‫כיצד ישתנה מצב הצבירה של המים?‬ ‫האם הטמפרטורה שתימדד בכוס עם המים תעלה ‪/‬תרד‪/‬לא תשתנה?‬ ‫ציירו את עקומת הגרף שהנכם משערים שתתקבל‪.‬‬

‫טמפרטורה‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫זמן‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫ביצוע הניסוי‬ ‫‪ .1‬חברו את חיישן הטמפרטורה לכל אחת מהיציאות הממוספרות בטאבלט איינשטיין‬ ‫‪ .2‬וודאו שחיישן הטמפרטורה שאותו חיברתם לטאבלט מסומן ב‪.V-‬‬ ‫‪ .3‬הכניסו לתוך הכוס שתי כפיות של קרח כתוש‪.‬‬ ‫על מנת לקבל‬ ‫תוצאה נכונה לניסוי המתואר‪ ,‬צריך‬ ‫להשרות את חיישן הטמפ בתוך קרח‬ ‫כתוש למספר דקות לפני תחילת‬ ‫הניסוי‬ ‫אני אוסיף הערה במדריך למורה‬ ‫שזמן תגובה של החיישן ‪ 30‬שניות‬ ‫‪Comment [EK2]:‬‬

‫‪ .4‬הכניסו את חיישן הטמפרטורה לתוך הכוס‬ ‫‪ .5‬לחצו על צלמית התחל (‬

‫)‪ ,‬כדי להתחיל רישום של הנתונים‪.‬‬

‫‪ .6‬צפו בגרף המתקבל ממדידת הטמפרטורה בכוס‪.‬‬ ‫‪ .7‬צלמו את הכוס במהלך הניסוי ‪ 3‬פעמים ‪ :‬בתחילת הניסוי‪ ,‬לאחר ‪ 4-3‬דקות ובסוף הניסוי‪.‬‬ ‫‪ .8‬לאחר שהתהליך הסתיים שמרו את הנתונים על‪-‬ידי לחיצה על צלמית שמור (‬

‫) בסרגל‬

‫הכלים העליון‪.‬‬

‫עיבוד נתונים‬ ‫‪ .1‬מה הכותרת של הציר האנכי ‪ /‬ציר ה‪?Y -‬‬ ‫‪ .2‬מהן היחידות של ציר ה‪?Y-‬‬ ‫‪ .3‬אספו נתונים מהגרף וכתבו מה הייתה הטמפרטורה בכל שלב לפי המצויין בטבלה‪.‬‬ ‫‪ .4‬העלו למסמך תמונות מתאימות לכל שלב ובחרו את מצב הצבירה בכל שלב‪.‬‬ ‫‪ .5‬העלו את הממצאים של הקבוצה לטבלה שיתופית ב‪.Google Doc-‬‬

‫בתחילת הניסוי‬

‫בחרו את מצב צבירה‬ ‫של הקרח‬ ‫מוצק ‪ /‬נוזל ‪ /‬מוצק ונוזל‬

‫לאחר ‪ 3-4‬דקות‬

‫מוצק ‪ /‬נוזל ‪ /‬מוצק ונוזל‬

‫כתבו את‬ ‫הטמפרטורה (‪)°C‬‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫בתום הניסוי‬

‫מוצק ‪ /‬נוזל ‪ /‬מוצק ונוזל‬

‫מה קורה לקרח כשמחממים אותו?‬

‫זמן (‪)S‬‬

‫תוצאות ומסקנות‬ ‫צפו בממצאים שהעליתם לטבלה השיתופית ונסו להגדיר את המושג התכה‬ ‫דיון במליאה‬ ‫‪ .1‬מהו הפרש בין הטמפרטורה ההתחלתית של הניסוי לבין הטמפרטורה הסופית של הניסוי?‬ ‫‪ .2‬מה ניתן ללמוד מכך על על תהליך ההתכה ? השלם‪:‬‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬ ‫‪‬‬

‫בתהליך התכה ‪ :‬תוספת חום (חימום) גורמת לשינוי של החומר‬ ‫ממצב צבירה __________ ל___________‪.‬‬

‫‪‬‬

‫הטמפרטורה של החומר השתנתה מ‪ _________ :‬ל _______‪.‬‬

‫‪ .3‬השוו בין תוצאות המדידה לבין השערתכם לפני תחילת הניסוי‪.‬‬

‫יישום‬ ‫בחרו אחת מהאפשרויות‪:‬‬ ‫‪ .1‬היכנסו לאתר ובצעו את המשימות מתכננים מכונת משקאות‪.‬‬ ‫‪ .2‬התיכו קוביות שוקולד על ידי חימום ומדדו את הטמפרטורה של השוקולד עד הפיכתו‬ ‫לנוזל‪.‬‬ ‫‪‬‬

‫ניתן להתיך שוקולד לבן ושוקולד חלב ולהשוות ביניהם‪.‬‬

‫‪‬‬

‫תארו את תהליך ההתכה של החומר שוקולד התייחסו לשינוי במצב הצבירה של‬ ‫החומר לשינויי הטמפרטורה‪.‬‬

‫חקירת המשך‬ ‫‪ .1‬נקודת התכה‪ :‬חזרו לגרף ורשמו מה הייתה הטמפרטורה של הקרח עד השלב שבו היא‬ ‫החלה לעלות?‬ ‫‪ .2‬מה היה מצב הצבירה של החומר קרח עד השלב שבו הטמפרטורה החלה לעלות?‬ ‫‪ .3‬מה הייתה הטמפרטורה בסוף הניסוי?‬ ‫‪ .4‬כיצד השתנה מצב הצבירה של הקרח לאחר שהטמפרטורה עלתה?‬ ‫‪ .5‬כתבו במילים שלכם מהי נקודת התכה? התייחסו למצב הצבירה של החומר ולטמפרטורה‪.‬‬ ‫‪ .6‬חפשו במקורות המידע חומר מוצק‪ ,‬רשמו את נקודת ההתכה של החומר ותארו את תהליך‬ ‫ההתכה במושגים של שינוי במצב הצבירה‪.‬‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫רקע מדעי‬ ‫רוב החומרים בטבע מופיעים בשלושה מצבי צבירה עיקריים‪ :‬מוצק (למשל‪ ,‬ברזל או קרח)‪ ,‬נוזל‬ ‫(למשל‪ ,‬מים או שמן) וגז (למשל‪ ,‬חמצן או אדים)‪ .‬מצב הצבירה של החומר מבטא את התכונות‬ ‫הפיסיקליות של החומר‪ .‬מעבר של חומר ממצב צבירה אחד לשני כרוך בשינוייי טמפרטורה‬ ‫(חימום או קירור)‪ .‬מעבר ממצב צבירה מוצק לנוזל נקרא התכה‪ .‬מעבר ממצב צבירה נוזל למוצק‬ ‫נקרא הקפאה‪/‬התמצקות‪ .‬מעבר ממצב צבירה נוזל לגז נקרא אידוי‪ .‬מעבר ממצב צבירה גז לנוזל‬ ‫נקרא עיבוי‪.‬‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫מתוך מסמך ההתנסויות לכיתה ד'‬ ‫רעיונות ודגשים‬

‫‪‬‬ ‫‪‬‬

‫תהליכי שינוי בחומרים‬ ‫חימום גוף )תוספת חום ( או קירור גוף ) גריעת חום ( יכולים לגרום‬ ‫לשינויים פיזיקליים ולשינויים כימיים‬

‫ציוני דרך‬

‫‪‬‬

‫שינויים בחומר‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫מיומנויות‬

‫‪‬‬

‫טמפרטורה ומצבי צבירה‬

‫‪‬‬

‫ניסוי מדידת טמפרטורה של חומרים במצבי צבירה שונים‬

‫‪‬‬

‫ארגון נתונים בטבלה‬

‫‪‬‬

‫הסקת מסקנות‬

‫‪‬‬

‫ניסוח העיקרון ‪ :‬חימום גוף )תוספת חום ( יכול לגרום לשינויים פיזיקאליים‬ ‫שינוי במצב הצבירה של חומרים‪.‬‬

‫ההתנסות‪-‬‬

‫‪‬‬

‫הניסוי‪/‬התצפית‪/‬תהליך‬ ‫טכנולוגי‪/‬דגם‬

‫שינויים בחומר מים‪:‬‬ ‫מעבר בין מצבי צבירה של המים בעקבות חימום גוף ) תוספת חום(‬

‫‪‬‬

‫הדגמת מורה‬

‫‪‬‬

‫ציוד וחומרים ‪ :‬כוסות עם מים ‪,‬מד טמפרטורה ‪,‬כהליה ‪ /‬גז מבער ‪,‬צלחת‬

‫‪‬‬

‫מעקב אחר השינויים בטמפרטורת המים במעבר בין שלושת מצבי‬ ‫הצבירה‪.‬‬

‫הצעות למקורות‬ ‫תומכים‬

‫‪‬‬

‫התכה ‪:‬התכת קוביית קרח על ידי חימום‪.‬‬

‫‪‬‬

‫מעקב אחר הטמפרטורה של הקרח הניתך והופך לנוזל‪.‬‬

‫‪‬‬

‫ארגון נתונים בטבלה‬

‫‪‬‬

‫מדע וטכנולוגיה לכתה ד' הוצאת רמות אוניברסיטת תל אביב עמודים‬ ‫‪95-108‬‬

‫‪‬‬

‫מסע מדע ד' הוצאת כינרת עמודים ‪35-54‬‬

‫‪‬‬

‫מדע בעידן טכנולוגי חלק שישי ‪,‬הוצאת רכס עמודים ‪90 ,85-84 ,81‬‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬

‫לקט ניסויי מעבדה ממוחשבת לבית ספר יסודי‬

‫‪imagine explore learn‬‬ ‫•‬

‫•‬